注評(píng)機(jī)電設(shè)備基礎(chǔ)班講義

1、第一章機(jī)器的組成與制造第一節(jié)機(jī)器的組成 一、按功能分析機(jī)器的組成日常生活和工作中機(jī)器多種多樣，如汽車、飛機(jī)、輪船、機(jī)床、洗衣機(jī)等。構(gòu)造不同，工作對(duì)象也不同。例如：圖1-1礦石球磨機(jī)外形圖，它由1給料部、2進(jìn)料部、3筒體、4出料部、5大齒輪、6小齒輪、7聯(lián)軸器、8減速器、9電動(dòng)機(jī)等組成。其中9是動(dòng)力源；5、6、7、8是把電機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給筒體的部分，為傳動(dòng)部分；筒體是對(duì)給料進(jìn)行加工的部分稱為工作部分。圖1-2牛頭刨床示意簡圖，它由1電動(dòng)機(jī)、2主導(dǎo)軸、3滑枕、4工作臺(tái)、5刨刀、6絲杠、7主曲柄、8曲柄、9連桿、10棘輪等組成。其中1是動(dòng)力源，稱為動(dòng)力部分；2、4、6、7、8、9、10是將電機(jī)的

2、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給滑枕、刨刀的部分我們稱其為傳動(dòng)部分；3、5是執(zhí)行加工的部分稱為工作部分。通過上述分析可歸納如下：機(jī)器的組成：1.動(dòng)力部分，2、傳動(dòng)部分3、工作部分、4控制部分。如圖1-3機(jī)器組成框圖（一） 動(dòng)力部分 功用是將非機(jī)械能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并為機(jī)器提供動(dòng)力。動(dòng)力機(jī)有一次和二次之分，一次動(dòng)力機(jī)是將自然界的能源直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；二次動(dòng)力機(jī)是將二次能源（如電能）轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（二） 傳動(dòng)部分 功用是將原動(dòng)機(jī)提供的機(jī)械能以動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的形式傳遞給工作部分?，F(xiàn)代機(jī)械的傳動(dòng)裝置可按以下方法分類：1、按照傳動(dòng)的工作原理分類如表1-1表11 按傳動(dòng)的工作原理分類 傳動(dòng)類型說明機(jī)械傳動(dòng)摩擦輪傳動(dòng)圓柱形、槽形、

3、圓錐形、圓柱圓盤式摩擦傳動(dòng)撓性摩擦傳動(dòng)帶傳動(dòng)：V帶（普通V帶、窄V帶、大楔角V帶、特殊用途V帶）；平帶；多楔帶；圓帶繩及鋼絲繩傳動(dòng)摩擦式無級(jí)變速傳動(dòng)定軸的（無中間體的、有中間體的）動(dòng)軸的有撓性元件的 嚙合傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng)嚙合形式：內(nèi)、外嚙合；齒條齒形曲線：漸開線；單、雙圓??；擺線齒向曲線：直齒；螺旋（斜）齒；曲線齒圓錐齒輪傳動(dòng) 嚙合形式：外、內(nèi)嚙合；平頂及平面齒輪 齒形曲線：漸開線；單、雙圓弧齒向曲線：直齒；斜齒；弧線齒動(dòng)軸輪系 漸開線齒輪行星傳動(dòng)（單自由度、多自由度）擺線針輪行星傳動(dòng)諧波傳動(dòng)（三角形齒、漸開線齒）非圓齒輪傳動(dòng)可實(shí)現(xiàn)主、從動(dòng)軸間傳動(dòng)比按周期性變化的函數(shù)關(guān)系章動(dòng)傳動(dòng)一種大

4、傳動(dòng)比、高效率、低噪聲的互包絡(luò)線結(jié)構(gòu)蝸桿傳動(dòng)圓柱蝸桿傳動(dòng)按形成原理：普通圓柱蝸桿傳動(dòng)（阿基米德、漸開線、法向直廓、錐面包絡(luò)蝸桿）圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)（軸面、法面圓弧齒，錐面、環(huán)面包絡(luò)的圓柱蝸桿）環(huán)面蝸桿傳動(dòng)直廓環(huán)面蝸桿傳動(dòng)平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)（平面一次包絡(luò)、平面二次包絡(luò)蝸桿）錐蝸桿表11續(xù)表傳動(dòng)類型說明機(jī)械傳動(dòng)嚙合傳動(dòng)撓性嚙合傳動(dòng)鏈傳動(dòng)：套筒滾子鏈、套筒鏈、彎板鏈、齒形鏈帶傳動(dòng)：同步帶螺旋傳動(dòng)摩擦形式：滑動(dòng)、滾動(dòng)、靜壓頭數(shù)：單頭、多頭其他傳動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（包括脈動(dòng)無級(jí)變速器）、雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、液壓缸驅(qū)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)直動(dòng)和擺動(dòng)從動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪式無級(jí)變速器組

5、合機(jī)構(gòu)齒輪連桿、齒輪凸輪、凸輪連桿、液壓連桿系統(tǒng)流體傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式：往復(fù)移動(dòng)、往復(fù)擺動(dòng)、旋轉(zhuǎn)液壓傳動(dòng)速度變化：恒速、有級(jí)調(diào)速、無級(jí)調(diào)速液力傳動(dòng)液力變矩器液力耦合器液體粘性傳動(dòng)與多片摩擦離合器相似，借改變摩擦片間的油膜厚度與壓力，以改變油膜的剪切力進(jìn)行無級(jí)變速傳動(dòng)電力傳動(dòng)交流電力傳動(dòng)恒速，可調(diào)速（電磁滑差離合器、調(diào)壓、串級(jí)、變頻、無換向器電動(dòng)機(jī)等）直流電力傳動(dòng)恒速，可調(diào)速（調(diào)磁通、調(diào)壓、復(fù)合調(diào)速）磁力傳動(dòng)可透過隔離物傳動(dòng)：磁吸引式、蝸流式不可透過隔離物傳動(dòng)：磁滯式、磁粉離合器2、按照傳動(dòng)比變化的情況分類如表1-2表12 按傳動(dòng)比變化情況分類 傳動(dòng)分類說明傳動(dòng)舉例定傳動(dòng)比傳動(dòng)輸入與輸出轉(zhuǎn)速對(duì)

6、應(yīng)，適用于工作機(jī)工況固定，或其工況與動(dòng)力機(jī)工況對(duì)應(yīng)變化的場(chǎng)合帶、鏈、摩擦輪傳動(dòng)，齒輪、蝸桿、章動(dòng)傳動(dòng) 有級(jí)調(diào)速一個(gè)輸入轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)若干個(gè)輸出轉(zhuǎn)速，且按某種數(shù)列排列，適用于動(dòng)力機(jī)工況固定而工作機(jī)有若干種工況的場(chǎng)合，或用來擴(kuò)大動(dòng)力機(jī)的調(diào)速范圍齒輪變速箱、塔輪傳動(dòng)變傳動(dòng)比無級(jí)調(diào)速一個(gè)輸入轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于某一范圍內(nèi)無限多個(gè)輸出轉(zhuǎn)速，適用于工作機(jī)工況極多或最佳工況不明確的情況各種機(jī)械無級(jí)調(diào)速器、液力耦合器及變矩器、電磁滑差離合器、流體粘性傳動(dòng)按周期性輸出角速度是輸入角速度的周期性函數(shù)，用來實(shí)現(xiàn)函數(shù)傳動(dòng)及改善某些機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性非圓齒輪、凸輪、連桿機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)（三）工作部分 功用是完成機(jī)器預(yù)定功能的部分。

7、如車床的刀架、飛機(jī)的客、貨倉等。動(dòng)力部分，傳動(dòng)部分，控制部分參數(shù)都應(yīng)根據(jù)工作部分的功能要求、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的合理范圍為設(shè)計(jì)依據(jù)。 機(jī)器其動(dòng)力部分，傳動(dòng)部分大致相同而工作部分不同，則用途、性能不同便成為不同的機(jī)器。如汽車、拖拉機(jī)、輪船等。（四）控制部分 為減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率而設(shè)置的控制器。如圖1-4人工控制示意圖。對(duì)模板1的曲面加工通過人工控制，眼睛觀測(cè)道具運(yùn)動(dòng)位置，雙手操縱X、Y手柄，使得刀具加工出模板的曲面軌跡，這是通過人的眼睛，大腦，手的配合組成的控制系統(tǒng)。對(duì)于復(fù)雜、高精度控制系統(tǒng)需要用機(jī)器代替人工控制。機(jī)器控制系統(tǒng)由控制器和被控制對(duì)象組成。不同控制器組成的系統(tǒng)也不同

8、。分為手動(dòng)控制系統(tǒng)；氣動(dòng)、液動(dòng)控制系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。如圖1-5是工業(yè)加熱爐，下面講述其控制原理：被加熱工件3通過兩端的傳動(dòng)輪帶動(dòng)，4是加熱爐，5是煤氣開關(guān)閥門，6是控制閥門的電機(jī)，2是熱電偶。工作時(shí)5打開通過4加熱，當(dāng)爐溫到達(dá)要求的溫度后，2動(dòng)作使6旋轉(zhuǎn)控制5的開度，從而控制了爐溫。以上系統(tǒng)可表示成框圖形式如圖1-6。其組成可分為以下四個(gè)部分：（1）給定值發(fā)生器。輸出被控制目標(biāo)值對(duì)應(yīng)信號(hào)。（2）比較器。把被控參數(shù)的實(shí)際值與給定值比較，產(chǎn)生的誤差值送給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。（3）驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。把誤差信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（4）檢測(cè)變換元件。把被控參數(shù)實(shí)際值進(jìn)行測(cè)量，并把測(cè)得量轉(zhuǎn)化為電量?？刂葡到y(tǒng)的分

9、類：1、模擬控制與數(shù)字控制模擬控制控制的是模擬量，即在時(shí)間上和數(shù)值上都是連續(xù)的。如電壓、電流。數(shù)字控制控制的是數(shù)字量，即在時(shí)間上和數(shù)值上都是離散的。如邏輯電路的開關(guān)量。2、閉環(huán)控制與開環(huán)控制系統(tǒng)（1）閉環(huán)控制系統(tǒng) 有檢測(cè)元件、反饋裝置的控制系統(tǒng)。反饋裝置就是將被控對(duì)象的參數(shù)反回給發(fā)出控制信號(hào)的一端的裝置。反饋回的信號(hào)與控制信號(hào)通過比較再傳給被控對(duì)象。特點(diǎn)：控制精度高，可消除系統(tǒng)中控制參數(shù)與給定值間的誤差。（2）開環(huán)控制系統(tǒng) 無檢測(cè)元件和反饋裝置的控制系統(tǒng)。特點(diǎn)：控制精度較低，不可消除系統(tǒng)中控制參數(shù)與給定值間的誤差。3.計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)控制中的各項(xiàng)功能由計(jì)算機(jī)來完成，通過程序進(jìn)行控制。在一般的模擬

10、控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律是由硬件產(chǎn)生的，要改變規(guī)律就要改變硬件電路。而在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律由軟件實(shí)現(xiàn)，要改變控制規(guī)律只要修改程序就可以了。二、按結(jié)構(gòu)分析機(jī)器的組成如圖1-7機(jī)器的組成機(jī)器由零件-構(gòu)件-機(jī)構(gòu)組成。（1）零件是機(jī)器的制造單元。分類：專用零件 如某機(jī)器中的軸、內(nèi)燃機(jī)凸輪。通用零件 如螺母、螺栓。（2）構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)單元?？梢允且粋€(gè)零件，也可以是多個(gè)零件組成。構(gòu)件中的每個(gè)組成零件在工作中無相對(duì)運(yùn)動(dòng)。（3）機(jī)構(gòu)是由許多零件組合而成，各構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器的部分。如圖1-8連桿備注：老師這里說的“襯”就是“軸瓦”。特點(diǎn)：由若干零件組成；傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。（4）機(jī)器的特征有以下三點(diǎn)

11、：由若干機(jī)構(gòu)組成。傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。具有變換或傳遞能量物料、信息的功能。機(jī)構(gòu)與機(jī)器的區(qū)別：機(jī)器可以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，而機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。通常機(jī)械：機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。第二節(jié)機(jī)械工程常用材料一、材料的分類（一）按照材料的組成分圖1-9黑色金屬以外的所有金屬稱為有色金屬。（二）按照材料的應(yīng)用分類分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。圖1-10二、常用的工程材料（一）黑色金屬指以鋼和鐵為主的合金。1、碳素鋼。（1）根據(jù)含碳量分低碳鋼：含碳量0.25%中碳鋼：含碳量0.25%0.6%高碳鋼：含碳量0.6%（2）按含有害雜質(zhì)S、P含量分普通碳素鋼：含S、P分別低于0.050%和0.045%，其中S的含量為0.035%0.

12、050%；P的含量為0.035%0.045%優(yōu)質(zhì)碳素鋼：含S、P分別小于等于0.035%高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼：含S、P均低于0.030%，其中S的含量為0.020%0.030%；P的含量為0.025%0.030%（3）按用途分碳素結(jié)構(gòu)鋼：主要用于構(gòu)件和機(jī)器零件。低、中碳鋼碳素工具鋼：主要用于刀具、工具量具、模具。高碳鋼。鑄造碳鋼：用于制造形狀復(fù)雜、力學(xué)性能要求比鑄鐵高的零件。2、合金鋼。為提高性能，在煉鋼時(shí)加入合金元素所煉出的鋼稱為合金鋼。（1）根據(jù)用途分：合金結(jié)構(gòu)鋼。普通低合金鋼，易削鋼，彈簧鋼，軸承鋼。合金工具鋼。刃具、模具、量具鋼。特殊性能鋼。不銹鋼，耐熱鋼，耐磨鋼。（2）根據(jù)合金元素含量分：

13、低合金鋼：合金含量5%中合金鋼：合金含量5%10%高合金鋼：合金含量10%（3）根據(jù)正火狀態(tài)分珠光體鋼、馬氏體鋼、貝氏體鋼、奧氏體鋼、鐵素體鋼。3、鋼的牌號(hào)分類。（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。屈服點(diǎn)拼音字頭Q、屈服極限值（單位MPa）、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)四部分組成。質(zhì)量等級(jí)有四級(jí)，分別以A、B、C、D表示。脫氧方法以F、b、Z、TZ分別表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼。例，Q235AF表示屈服極限235MPa、質(zhì)量等級(jí)A、沸騰鋼。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。用兩位數(shù)字表示含碳量為萬分之幾。如45鋼，指含碳量為0.45%45Mn，指錳的含量較高，0.7%1.2%（3）鑄造碳鋼。牌號(hào)是ZG屈服極

14、限-抗拉強(qiáng)度。例：ZG200-400，表示屈服強(qiáng)度200Mpa,抗拉強(qiáng)度400Mpa（4）碳素工具鋼。含碳量0.65%1.35%牌號(hào)由T+數(shù)字組成。如T8，即含碳量為0.8%。T8A，指高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。（5）合金結(jié)構(gòu)鋼。兩位數(shù)字+合金元素符號(hào)+數(shù)字如：12CrNi3鋼，指含碳量0.12%，含Cr小于1.5%，平均含Ni3%（6）合金工具鋼。含碳量大于等于1%時(shí)，不注明；小于1%時(shí)，以千分之幾表示。如9CrSi鋼，表示含碳量為0.9%；Cr,Si含量均小于1.5%。（7）滾動(dòng)軸承鋼。牌號(hào)由G+Cr+數(shù)字（鉻含量的千分之幾）表示。例GCr13 鋼表示鉻含量是1.3%。4、鑄鐵：含碳量大于2.1

15、1%的鐵碳合金。分為灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵四種。灰口鑄鐵特點(diǎn)：脆性大，抗壓強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的35倍，耐蝕性好于鋼，成本低，鑄造性好，減振性能好，可制成形狀復(fù)雜的零件。牌號(hào)HT后加強(qiáng)度數(shù)字。例：HT150，表示抗拉強(qiáng)度為150 MPa球墨鑄鐵：含球狀石墨。特點(diǎn)：強(qiáng)度、塑性、韌性比灰口鑄鐵好，延展性、耐磨性較高，減振性、耐磨性、切削性能、鑄造性均優(yōu)于鋼。牌號(hào)：用QT表示，例QT500-7表示最低抗拉強(qiáng)度為500 MPa，最小伸長率7%。（二）有色金屬非鐵金屬及合金。銅合金。黃銅、錫青銅、鋁青銅、鈹青銅及白銅。（三）非金屬材料包括工程塑料、橡膠、人工合成礦物。1、工程塑料。密度小、耐蝕

16、性好，絕緣，加工性好。易老化。2、橡膠。彈性好，絕緣性好，耐磨，耐蝕，耐放射性。常用天然和合成。3、人工合成礦物。有剛玉和石英。4、復(fù)合材料。由兩種以上物理化學(xué)不同的物質(zhì)結(jié)合。特點(diǎn)：抗疲勞、減摩、耐磨、自潤滑性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好。三、金屬材料的工程性能（一）力學(xué)性能是構(gòu)件選材的主要依據(jù)包括強(qiáng)度、剛度、塑性、韌性、硬度。各自有相應(yīng)指標(biāo)。強(qiáng)度指標(biāo)。主要有比例極限、彈性極限、屈服極限、強(qiáng)度極限與疲勞極限等。剛度指標(biāo)。反映了材料抵抗彈性變形的能力。主要是彈性模量，數(shù)值上等于產(chǎn)生單位應(yīng)變所需要的應(yīng)力。塑性指標(biāo)。衡量材料塑性（也就是延展性）性能的指標(biāo)，包括伸長率和斷面收縮率。韌性指標(biāo)。衡量材料承受沖擊載荷

17、的能力。韌性是材料破壞所需要的功。主要指標(biāo)是沖擊韌度，代表材料缺口處單位面積上所消耗的沖擊功。硬度。表明材料表面在一個(gè)小體積范圍內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或破裂的能力。常采用壓痕深度或壓痕單位表面積所承受的載荷作為硬度值高低的指標(biāo)。黑色金屬材料力學(xué)性能的影響因素。1、含碳量的影響：含碳量越高強(qiáng)度硬度越高，塑性差。2、合金元素的影響：鉻提高剛度耐磨性。錳提高淬透性等。3、溫度的影響：高溫下，強(qiáng)度硬度降低，塑性提高。4、熱處理的影響：可改變工藝性能。（二）材料的工藝性能主要指鑄造性、可鍛性、可焊性、切削加工性。（三）材料的物理、化學(xué)性能物理性能。密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性及磁性等。化學(xué)性能

18、。耐蝕性、抗氧化性、熱化學(xué)穩(wěn)定性。四、材料的選用原則1、根據(jù)使用要求選擇?？紤]的主要因素是零件的工作和受載情況、對(duì)零件尺寸和重量的限制以及零件的重要程度。若零件的尺寸取決于強(qiáng)度，且尺寸和重量又受到某些限制時(shí)，應(yīng)選用強(qiáng)度較高的材料。若零件的尺寸取決于接觸強(qiáng)度，應(yīng)選用可以進(jìn)行表面強(qiáng)化處理的材料，如調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、滲氮鋼等。若零件的尺寸取決于剛度，則應(yīng)選用彈性模量較大的材料。 滑動(dòng)摩擦下工作的零件，為減小阻力應(yīng)選用減摩性能好的材料。高溫下工作的零件，應(yīng)選用耐熱材料。腐蝕介質(zhì)中工作的零件應(yīng)選用耐腐蝕材料。采取適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?，可以充分發(fā)揮材料的潛力。2、根據(jù)工藝要求選擇。主要涉及到工藝方法、生產(chǎn)條件以

19、及毛坯的制取方法。3、考慮經(jīng)濟(jì)要求。不應(yīng)片面選用優(yōu)質(zhì)材料。在滿足使用和工藝要求前提下，應(yīng)選用普通材料和價(jià)格低廉的材料，以降低生產(chǎn)成本。第三節(jié)機(jī)械制造基本過程一、 機(jī)器的生產(chǎn)過程和工藝過程（一）機(jī)器的生產(chǎn)過程機(jī)器的生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜窟^程。主要包括：1、各種生產(chǎn)服務(wù)過程。 原材料和半成品的供應(yīng)、運(yùn)輸保管，產(chǎn)品的包裝和發(fā)運(yùn)。2、生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過程。 指投產(chǎn)前的各項(xiàng)生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備工作。如實(shí)驗(yàn)研究和設(shè)計(jì)；工藝設(shè)計(jì)和專用工裝設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造；生產(chǎn)資料的準(zhǔn)備及組織工作。3、毛坯制造過程。如鍛造、鑄造、焊接、沖壓等。4、零件的加工過程。如機(jī)械加工、焊接、熱處理等。5、產(chǎn)品裝配過程。包括部件裝配

20、和總裝配，調(diào)試、檢驗(yàn)和油漆。汽車制造的過程如教材圖1-11圖1-11汽車的制造過程（二）機(jī)器制造的工藝過程工藝過程是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中按照一定順序改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置或性質(zhì)，使其成為半成品的過程。工藝過程包括毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理及裝配等過程。工藝過程是由一系列的工序組合而成。1、工序的定義：指一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程。工序是工藝過程最基本的組成單位。2、加工工藝規(guī)程：是工程技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件用表格的或文字形式編制出的組織生產(chǎn)、指導(dǎo)生產(chǎn)、編制生產(chǎn)計(jì)劃的依據(jù)性工藝文件。如表1-3所示。表1-3工藝過程卡片工廠工藝過程卡片產(chǎn)品

21、名稱及型號(hào)零件名稱零件圖號(hào)材料名稱毛坯種類零件毛重第 頁牌號(hào)尺寸重量凈重共頁性能每臺(tái)件數(shù)每批件數(shù)工序號(hào)工序內(nèi)容加工車間設(shè)備名稱及編號(hào)工藝裝備名稱及編號(hào)技術(shù)等級(jí)時(shí)間定額夾具刀具量具單件準(zhǔn)備與終結(jié)更改內(nèi)容編制校對(duì)審核會(huì)簽一個(gè)零件往往可以采用不同的加工方法或不同的加工過程進(jìn)行加工。工程技術(shù)人員可以從幾個(gè)不同的方案中選擇在具體生產(chǎn)條件下最合理的一個(gè)，并編制工藝文件，用表格或文字形式確定下來，作為組織生產(chǎn)、指導(dǎo)生產(chǎn)、編制生產(chǎn)計(jì)劃的依據(jù)。這一工藝文件即是該零件的加工工藝規(guī)程。工藝規(guī)程是組織車間生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，是生產(chǎn)準(zhǔn)備和計(jì)劃調(diào)度的主要依據(jù)。 3、工藝過程卡片：按工序填寫的表格，用以說明零件各工序的加工

22、內(nèi)容、所需設(shè)備、加工車間及各工序的先后次序。有了工藝規(guī)程，在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前就可以根據(jù)它進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作。如原材料供應(yīng)；機(jī)器的調(diào)整；專用工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造；生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的編排；勞動(dòng)力的組織以及生產(chǎn)成本的核算等。制定最佳的加工工藝規(guī)程應(yīng)根據(jù)具體要求和具體條件選擇合適的加工方法，合理安排加工順序，制定正確的加工工藝，它將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和生產(chǎn)效率。二、毛坯生產(chǎn)什么叫毛坯？根據(jù)零件或產(chǎn)品所需的形狀、工藝尺寸而制成的，供進(jìn)一步加工用的生產(chǎn)對(duì)象叫毛坯。（一）鑄造鑄造是將熔化的金屬澆鑄到和機(jī)械零件形狀相似的鑄型型腔中，經(jīng)冷卻凝固后，獲得毛坯的加工方法。各種機(jī)器鑄件所占比例，農(nóng)業(yè)機(jī)械中40%7

23、0%；金屬切削機(jī)床中70%80%；重型機(jī)械、礦山機(jī)械中85%以上。合金：用于鑄造的金屬統(tǒng)稱為合金。包括鑄鐵、鑄鋼、有色金屬。灰口鑄鐵應(yīng)用最廣。鑄造方法有多種包括以下步驟：1、制造和零件形狀相適應(yīng)的空腔鑄型。2、制備成分、溫度合適的液態(tài)金屬。3、將液態(tài)金屬澆鑄到鑄型空腔內(nèi)。4、凝固后取出鑄件并清理。鑄造所需設(shè)備：沙箱、混砂機(jī)、沖天爐或工頻爐。圖砂型鑄造的基本工藝過程 鑄件大小各異，從幾克至數(shù)百噸，形狀從簡單到復(fù)雜，適用范圍廣，但精度低加工余量大，抗沖擊能力較差，常用于耐磨、減振、抗壓件。（二）壓力加工壓力加工是利用外力使金屬產(chǎn)生永久塑性變形，制成所需形狀和尺寸的毛坯或零件的加工方法。主要生產(chǎn)方法

24、包括1、鍛造。分類：自由鍛造 模型鍛造鍛造的始溫1200°，終溫800°。自由鍛造是把加熱好的金屬坯料放到平砧上使其受沖擊力或壓力作用，產(chǎn)生塑性變形的方法。如圖1-12a模鍛是把加熱的金屬坯料放入鍛模模膛內(nèi)，由模腔限制金屬變形的方法。如圖1-12 b特點(diǎn)：自由鍛造精度低，生產(chǎn)率不高，適用于簡單零件，單件小批生產(chǎn)。如軸類、齒輪等。模鍛加工余量小，生產(chǎn)率高，精度高。適合于形狀復(fù)雜零件，大批量生產(chǎn)。圖1-12鍛壓生產(chǎn)主要類型 2、沖壓沖壓是利用沖模對(duì)板料加壓，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得所需零件的方法。如圖1-12c特點(diǎn)：適合于塑性較好的板料、條料制品，尺寸精度高的薄壁

25、件、空心件，一般不需再機(jī)械加工。（三）焊接焊接是通過加熱或加壓，使分離物體之間借助于內(nèi)部原子間的擴(kuò)散結(jié)合作用，連接成一個(gè)整體的加工方法。焊接方法按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類：1、熔焊。將焊件接頭處加熱熔化，不加壓，靠凝固會(huì)連接成一個(gè)整體的方法。如氣焊、電弧焊、電渣焊、等離子焊。2、壓焊。是將焊件接頭處加熱（或不加熱），加壓使其緊密接觸，連成一體的方法。如摩擦焊、電阻焊。3、釬焊。是將比被焊金屬熔點(diǎn)低的金屬（焊釬加熱熔化），被焊金屬不熔化，釬料熔化后填滿被焊件縫隙，使之連接成一體的方法。如銅導(dǎo)線的焊接。常用焊接方法如圖1-13.焊接的特點(diǎn)：可以以小拼大，氣密性好，生產(chǎn)周期短，不需大設(shè)備。三、切削加工切削加工是

26、從金屬材料上切除多余的金屬層，而獲得幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度都符合要求的零件的加工方法。鉗工：手持工具對(duì)工件的加工方法。如劃線、銼削、鋸削、鏨削、攻絲、鉆孔等。機(jī)工：工人操縱機(jī)床對(duì)工件的加工方法。四、熱處理熱處理是一種改善金屬材料及其制品性能的工藝。熱處理分類如圖1-14（一）普通熱處理1.退火。把鋼加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻（隨爐冷、坑冷、砂冷、灰冷）的熱處理工藝叫退火。2.正火。把鋼加熱到相變溫度以上一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后在靜止的空氣中冷卻的（空冷）熱處理工藝叫正火。退火與正火的共同點(diǎn)是主要用于鑄、鍛、焊毛坯的預(yù)備熱處理，以改善毛坯機(jī)械加工性能，去除內(nèi)應(yīng)力，為最

27、終熱處理作準(zhǔn)備，也可用于性能要求不高的機(jī)械零件的最終熱處理。二者的區(qū)別是冷卻速度不同：正火冷速較大，強(qiáng)度和硬度也較高。正火比退火生產(chǎn)周期短，設(shè)備利用率高，比較經(jīng)濟(jì)。若零件尺寸較大或形狀較復(fù)雜，正火可能會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力和變形，甚至開裂。3.淬火。把鋼加熱到相變溫度以上的某一溫度，然后快速冷至室溫（油冷或水冷），從而提高鋼的硬度和耐磨性。4.回火。將淬火后的工件加熱至低于相變點(diǎn)某一溫度，保持一段時(shí)間，然后冷卻，使組織成為較穩(wěn)定的狀態(tài)，叫回火?；鼗鸬哪康氖墙档痛慊痄摰拇嘈?，減少或消除內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形和開裂。使不穩(wěn)定的組織趨于穩(wěn)定，以保持工件的形狀尺寸精度，并獲得所要求的組織和性能。淬火后，鋼的

28、硬度雖高，但脆性過大，組織不穩(wěn)定，不宜直接使用。經(jīng)過回火硬度下降，但韌性有較大改善。淬火和回火必須配合使用，單獨(dú)進(jìn)行任何一個(gè)操作都是沒有意義的。（二）表面熱處理1.表面淬火有些零件在使用中承受摩擦、疲勞或沖擊載荷，一般要求其表面具有高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，而心部則具有足夠的塑性和韌性。表面淬火是滿足上述性能要求的有效方法之一。表面淬火是在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織的情況下，利用快速加熱將表面層奧氏體化后進(jìn)行淬火，以強(qiáng)化零件表面的熱處理方法。目前生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的是感應(yīng)加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火。2.化學(xué)熱處理將鋼件置于一定溫度的特定介質(zhì)中保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入鋼件表層，從而

29、改變表層的化學(xué)成分和組織來改變其性能的一種熱處理工藝。與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變表層組織，而且還改變其化學(xué)成分，因此能更有效的改變表層性能?；瘜W(xué)熱處理的方法有：滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲鉻、滲鋁、滲硼等。目前生產(chǎn)中最常用的是滲碳、滲氮和碳氮共滲。五、裝配機(jī)器裝配是機(jī)器制造過程中最后一個(gè)環(huán)節(jié)。包括安裝、調(diào)試、檢驗(yàn)、試驗(yàn)、油漆、包裝等。裝配精度高低將影響機(jī)器的工作性能。機(jī)器裝配包括組件、部件、總裝配。組件裝配：指兩個(gè)以上零件組合到一起的過程。部件裝配：制組件、零件連接組合成獨(dú)立部件的過程。總裝配：指將組件、部件組裝成機(jī)器的過程。調(diào)試：是指調(diào)節(jié)零件及機(jī)構(gòu)的相對(duì)位置、配合間隙和結(jié)構(gòu)松緊的過程。精

30、度檢驗(yàn)：是對(duì)機(jī)器總體性能檢驗(yàn)的過程。第四節(jié)零件加工質(zhì)量一、 加工精度加工精度是加工后實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)相符合的程度。公差是指零件加工過程允許誤差的變化范圍。（一） 尺寸精度尺寸精度指零件表面本身的尺寸和表面間相互距離尺寸精度。尺寸有關(guān)術(shù)語如圖1-15，包括基本尺寸、極限尺寸、尺寸偏差、尺寸公差、公差帶?；境叽纾焊鶕?jù)使用要求，通過強(qiáng)度、剛度計(jì)算或結(jié)構(gòu)方面考慮確定的尺寸。極限尺寸：允許尺寸變化的極限值，較大者稱為最大極限尺寸、較小者稱為最小極限尺寸。尺寸偏差：最大極限尺寸減去基本尺寸稱為上偏差，最小極限尺寸減去基本尺寸稱為下偏差。公差帶：代表上下偏差的兩條直線所限定的區(qū)域稱為公差帶，也是

31、最大極限尺寸和最小極限尺寸所限定的區(qū)域。尺寸公差帶由“公差帶大小”和“公差帶位置”兩個(gè)要素確定。上偏差 = 最大極限尺寸基本尺寸下偏差 = 最小極限尺寸基本尺寸尺寸公差 = 上偏差下偏差尺寸公差= 最大極限尺寸 最小極限尺寸。例題1軸的合格尺寸為：試計(jì)算軸的最大和最小極限尺寸；軸的公差?！敬鹨删幪?hào)911010401】軸的最大極限尺寸：200.045mm軸的最小極限尺寸：200.015mm軸的公差：0.030mm偏差可以是正值，可以是負(fù)值，也可以是0；公差一定是正值。公差等級(jí)從IT01、IT0、IT1到IT18共20個(gè)。IT01 精度最高、 IT18 精度最低 精度越高，加工越困難，成本越高。I

32、T6IT5：在一般機(jī)器制造中用得較少，它主要用于一些精密零件、精密機(jī)器和精密儀器中的零件。IT7IT6：在機(jī)床和一般較精密的機(jī)器制造中用得最普遍。如車床的主軸與軸承、動(dòng)力機(jī)中的活塞與氣缸等。IT9IT8：在機(jī)器制造中屬中等精度。如用于重型機(jī)床、蒸汽機(jī)的次要部分；農(nóng)業(yè)機(jī)械、重型機(jī)械的較重要部分。 IT10IT13：用于機(jī)車車輛、農(nóng)業(yè)機(jī)械等機(jī)器的不重要部分。IT12IT18：用于非配合尺寸的公差。（二）形狀精度形狀精度指零件加工后表面實(shí)際所得的形狀與理想形狀的符合程度。如圖1-16為了在機(jī)器零件中實(shí)現(xiàn)正確裝配，有時(shí)單靠尺寸精度來控制零件的幾何形狀已不夠了，還要對(duì)零件表面的幾何形狀及相互位置提出技術(shù)

33、要求。在圖1-16中，雖然同樣保持在尺寸公差范圍內(nèi)，卻可能加工成圖式幾種不同的形狀，若將此軸裝在精密機(jī)械上，顯然會(huì)有不同的效果。（三）位置精度位置精度指加工后零件有關(guān)要素之間實(shí)際位置和理想位置的符合程度。如表1-4 表1-5。一般情況零件加工尺寸精度高其形狀位置精度也高，但也有例外，如平板，形狀精度高，尺寸精度要求并不高。形位公差特征項(xiàng)目一共 14 種。其中，形狀公差 4 種，即直線度、平面度、圓度、圓柱度。位置公差 8 種，即平行度、垂直度、傾斜度，對(duì)稱度、同軸度、位置度，圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)。形狀或位置公差 2 種：線輪廓度和面輪廓度。表1-4形位公差項(xiàng)目及符號(hào)在位置公差中，平行度、垂直度、傾斜

34、度為定向位置公差；對(duì)稱度、同軸度、位置度為定位位置公差；圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)則屬于跳動(dòng)公差。 除圓度、圓柱度外，各種形位公差均分為 12 級(jí)，最高為 1 級(jí)，最低為 12 級(jí)。圓度和圓柱度增加了 0 級(jí)，為最高級(jí)。一個(gè)完全確定的形位公差帶由“公差帶形狀”、“公差帶大小”、“公差帶方向”和“公差帶位置”四個(gè)要素確定。形位公差是指實(shí)際被測(cè)要素的允許變動(dòng)量。形位公差帶是限制實(shí)際要素變動(dòng)的區(qū)域。表1-5形狀和位置公差帶的形狀形位公差對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的工作精度、連接強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、密封性、耐磨性、配合性質(zhì)、可裝配性乃至機(jī)器壽命等都會(huì)產(chǎn)生影響。通常，尺寸精度要求高，形狀和位置精度要求也高，但也有例外，例如鉗工用平臺(tái)

35、，幾何形狀精度要求高，而位置精度和尺寸精度可稍微低一些。二、表面粗糙度表面粗糙度是評(píng)價(jià)零件表面質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)用Ra表示單位微米。數(shù)值越小質(zhì)量越高。一般零件表面精度高尺寸和位置精度也高，也有例外，如手輪。表面粗糙度是指加工表面上具有較小間距的峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。評(píng)定表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn)有六種。目前我國主要采用輪廓算術(shù)平均偏差Ra, 在一定測(cè)量長度l范圍內(nèi)，輪廓上各點(diǎn)至中線距離絕對(duì)值的平均算術(shù)偏差，單位為 mm。Ra 值越小，被測(cè)表面越光滑，零件的質(zhì)量越高；反之，Ra 越大，表面越粗糙。表面粗糙度對(duì)機(jī)器零件的配合性質(zhì)、耐磨性、工作精度、耐腐蝕性等有較大影響。一般機(jī)械加工 Ra 的范圍是 0.

36、8 1.6 3.2m三、配合（一）配合的基本概念配合是指由零件組裝成機(jī)器時(shí)，相互結(jié)合的零件形成的配合。即基本尺寸相同、互相配合的軸孔公差帶之間的關(guān)系。配合的分類：間隙、過渡、過盈配合三種。1、間隙配合。在軸孔配合中，孔的公差帶在軸的公差帶之上。2、過盈配合。在孔與軸配合中，孔的公差帶在軸的公差帶之下。3、過渡配合?？椎墓顜Ш洼S的公差帶相互交錯(cuò)。以上三種情況如表1-6圖基孔制與基軸制差帶例題2孔50 0+0。025軸50+0.043+0。059【答疑編號(hào)911010402】最大過盈=50.000-50.059= -0.059（mm）最小過盈=50.025-50.043= -0.018（mm）例

37、題3若軸50-0.050+0。025 孔500+0。039【答疑編號(hào)911010403】最大間隙=50.039-49.950=0.089（mm）最小間隙=50.000-49.975=0.025（mm）（二）配合的選擇1、軸孔配合有相對(duì)運(yùn)動(dòng)要求的應(yīng)選擇間隙配合。2、軸孔靠配合面?zhèn)鲃?dòng)載荷時(shí)，選擇過盈配合。3、軸孔配合有定位精度要求，且經(jīng)常拆裝的選過渡配合。 第五節(jié)生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領(lǐng)指企業(yè)每年能生產(chǎn)合格產(chǎn)品的數(shù)量，通常也稱為年產(chǎn)量。生產(chǎn)類型分為以下三種：1.單件生產(chǎn)。2.成批生產(chǎn)。3.大量生產(chǎn)。表1-7 生產(chǎn)類型的典型規(guī)范生產(chǎn)類型同類零件的年產(chǎn)量（件）重型（30kg以上）中型（4kg30k

38、g）輕型（40kg以下）單件生產(chǎn)5以下10以下100以下成批生產(chǎn)小批生產(chǎn)510010200100500中批生產(chǎn)1003002005005005000大批生產(chǎn)30010005005000500050000大量生產(chǎn)1000以上5000以上50000以上不同生產(chǎn)類型對(duì)生產(chǎn)組織、生產(chǎn)管理、車間管理、毛坯選擇、設(shè)備、工藝裝備、加工方法、工人技術(shù)等級(jí)的要求均有所不同。生產(chǎn)類型的工藝特征如表1-8表1-8生產(chǎn)類型的工藝特征項(xiàng)目單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大量生產(chǎn)加工對(duì)象經(jīng)常變換周期性變換固定不變毛坯木模鑄造或自由鍛部分采用金屬型或模鍛廣泛采用金屬型、機(jī)器造型、模鍛及其他高生產(chǎn)率方法設(shè)備通用機(jī)床通用機(jī)床或部分專用機(jī)床廣泛

39、使用高效率專用機(jī)床和自動(dòng)機(jī)床工藝裝備一般刀具、通用量具和萬能夾具廣泛使用專用夾具，部分采用專用刀具和量具廣泛使用高效專用夾具、專用刀具和量具對(duì)工人的技術(shù)要求需要技術(shù)熟練的工人需要技術(shù)熟練的工人，在調(diào)整好的機(jī)床上工作對(duì)操作工技術(shù)要求低，使用調(diào)整好的自動(dòng)化機(jī)床或自動(dòng)線工藝文件編寫簡單工藝過程卡詳細(xì)編寫工藝卡詳細(xì)編寫工藝卡和工序卡第六節(jié)機(jī)械制造工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 一、工藝成本的組成零件的生產(chǎn)成本：制造一個(gè)零件或機(jī)器產(chǎn)品所需的一切費(fèi)用的總合。制造費(fèi)用可分為與工藝過程有關(guān)的費(fèi)用和與工藝過程無關(guān)的費(fèi)用。對(duì)不同的工藝方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和評(píng)比時(shí)只需評(píng)比它們與工藝過程直接有關(guān)的生產(chǎn)費(fèi)用。工藝成本：指與工藝過程

40、有關(guān)的費(fèi)用總額。工藝成本按照與生產(chǎn)量的關(guān)系，分為可變費(fèi)用D和不變費(fèi)用B。（一）可變費(fèi)用D可變費(fèi)用與年產(chǎn)量直接有關(guān)，隨年產(chǎn)量的變化而變化的費(fèi)用。包括毛坯和原材料費(fèi)用、操作工人工資、機(jī)床電費(fèi)、通用機(jī)床折舊費(fèi)、通用夾具維護(hù)及折舊費(fèi)、刀具維護(hù)及折舊費(fèi)等?？勺冑M(fèi)用單位是元/件。（二）不變費(fèi)用B不變費(fèi)用B與年產(chǎn)量無直接關(guān)系，即不隨年產(chǎn)量變化的費(fèi)用。包括專用夾具及維護(hù)折舊費(fèi)、專用機(jī)床維護(hù)及折舊費(fèi)、調(diào)整工人工資與調(diào)整雜費(fèi)等。某一工藝方按所需的年度工藝成本可按下式計(jì)算Cn = D × Q + B年度工藝成本與年產(chǎn)量為直線關(guān)系。Cn 年度工藝成本D 工藝成本中單位產(chǎn)品的可變費(fèi)用（元/件）Q 采用該工藝方

41、案生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量（件/年）B 工藝成本中，全年不變費(fèi)用（元/年）單件工藝成本 Cd =D+B/Q單件產(chǎn)品工藝成本與產(chǎn)品年產(chǎn)量成雙曲線關(guān)系，如圖1-19所示，反映了產(chǎn)量和成本的關(guān)系。當(dāng)產(chǎn)品產(chǎn)量較小時(shí)，產(chǎn)量增加，單件工藝成本顯著降低；而當(dāng)產(chǎn)品產(chǎn)量較大時(shí)，繼續(xù)增加產(chǎn)品產(chǎn)量，單件工藝成本的減少不顯著。二、工藝方案的經(jīng)濟(jì)分析對(duì)不同經(jīng)濟(jì)方案的經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行分析，可用Cn Q ，Cd Q的關(guān)系，通常有下列兩種情況。（一） 基本投資相近或使用現(xiàn)有設(shè)備的情況這種情況工藝成本就是衡量各工藝方案經(jīng)濟(jì)性的依據(jù)。當(dāng)產(chǎn)量Q一定數(shù)量時(shí)衡量工藝方案的工藝成本可用下式計(jì)算：Cn1=Q×D1+ B1 Cn2= Q×D2+ B2Cn= Cn1 Cn2=Q（D1 -D2 ）+（B1 -B2）若產(chǎn)量Q為一變量，則可用圖解法。設(shè)兩個(gè)工藝方案中B2 B1 D2 D1則兩方案的年度工藝成本和生產(chǎn)量的關(guān)系如圖1-20從圖線中可以分析出方案的優(yōu)略。【例題1·單選題】（2007）在計(jì)算單件零件產(chǎn)品工藝成本的公式中，變量Q代表（）。 A.全年工藝成本B.全年產(chǎn)品產(chǎn)量C.可變費(fèi)用D.不變費(fèi)用【答疑編號(hào)911010501】【答案】B 【解析】可以參考教材P47的公式，很容易選出答案是B。（二）基本投資相差較大的情況例如方案一采用了高生產(chǎn)率、較貴價(jià)格的機(jī)床和工藝設(shè)備，基本投